CN114142754A - 一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质 - Google Patents

一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN114142754A
CN114142754A CN202111444850.7A CN202111444850A CN114142754A CN 114142754 A CN114142754 A CN 114142754A CN 202111444850 A CN202111444850 A CN 202111444850A CN 114142754 A CN114142754 A CN 114142754A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vector
level inverter
vectors
virtual
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111444850.7A
Other languages
English (en)
Inventor
魏兵戌
翟志伟
朱永强
宋泽琳
张岩
殷童欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai filed Critical Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority to CN202111444850.7A priority Critical patent/CN114142754A/zh
Publication of CN114142754A publication Critical patent/CN114142754A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三电平逆变器的调制方法、装置、三电平逆变器和存储介质，该方法包括：获取三电平逆变器的直流母线电压和三相电压；根据三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定三电平逆变器的调制度和参考矢量；根据调制度和参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并设计开关序列；基于虚拟中矢量和开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定三电平逆变器的各矢量占空比；根据三电平逆变器的各矢量占空比，对三电平逆变器进行控制。该方案，通过在三电平逆变器的空间矢量图中设置虚拟矢量，使虚拟矢量、小矢量和中矢量综合产生的中点电流为0，抑制住中点电压的波动，提升三电平逆变器的输出波形质量，保证用电设备的用电安全。

Description

一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质
技术领域
本发明属于逆变器技术领域，具体涉及一种三电平逆变器的调制方法、装置、三电平逆变器和存储介质，尤其涉及一种三电平逆变器调制方法、装置、三电平逆变器和存储介质。
背景技术
三电平逆变器，如中点箝位(Neutral Point Clamped，NPC)型三电平逆变器，在中高压、大功率设备中得到了广泛的应用。在三电平逆变器的使用过程中，存在中点电压波动的问题，中点电压是由于开关动作导致的中点电流对逆变器拓扑的中点O进行充放电的电压，电流在中点的流入和流出会导致中点电压的变化，形成中点电压的波动。中点电压波动，会导致三电平逆变器上下电容电压不均匀，影响三电平逆变器输出波形质量，严重时会干扰用电设备的安全。
因此，在三电平逆变器的实际应用中，降低其中点电压波动是需要解决的一个工程性问题，对于实际的工程使用具有重要意义。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种三电平逆变器的调制方法、装置、三电平逆变器和存储介质，以解决三电平逆变器的中点电压波动，会影响三电平逆变器的输出波形质量，严重时会干扰用电设备的安全的问题，达到通过在三电平逆变器的空间矢量图中设置虚拟矢量，使虚拟矢量、小矢量和中矢量综合产生的中点电流为0，抑制住中点电压的波动，提升三电平逆变器的输出波形质量，保证用电设备的用电安全的效果。
本发明提供一种三电平逆变器的调制方法，包括：获取所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压；根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量；根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并基于所述虚拟中矢量设计开关序列；基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；根据所述三电平逆变器的各矢量占空比，对所述三电平逆变器进行控制。
在一些实施方式中，根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量，包括：根据所述三相电压，确定参考矢量；根据所述参考电压矢量的幅值和相位，确定所述参考电压矢量所在扇区和小区域；根据所述参考电压矢量的幅值、以及所述直流母线电压，确定所述三电平逆变器的调制度。
在一些实施方式中，根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，包括：根据所述参考矢量的幅值和相位，确定所述参考矢量所在扇区和小区域；基于所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述调制度，确定所述参考矢量的两个相邻小矢量；根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量。
在一些实施方式中，根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量，包括：根据虚拟中矢量公式，合成虚拟中矢量；其中，在第一扇区中(即以第一扇区为例)，虚拟中矢量公式为：
Figure BDA0003383704530000021
其中，V13’为虚拟中矢量，V7和V8为两个相邻小矢量，PPO为小矢量V8的开关状态，ONN为小矢量V7的开关状态。
在一些实施方式中，基于所述虚拟中矢量设计开关序列，包括：根据所述参考矢量所在扇区和小区域，确定参与合成所述虚拟中矢量的相邻小矢量，并合成所述虚拟中矢量，进而确定所述开关序列。
在一些实施方式中，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比，包括：基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定四矢量条件下的伏秒平衡方程；根据所述四矢量条件下的伏秒平衡方程，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；
其中，四矢量条件下的伏秒平衡方程如下：
ΔVoV1+ΔVoV2＝ΔVoV3
Figure BDA0003383704530000031
Figure BDA0003383704530000032
其中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个能够产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比，C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，ia、ib、ic为三相电流，V1～V4分别为参与合成参考矢量的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts。
与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种三电平逆变器的调制装置，包括：获取单元，被配置为获取所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压；控制单元，被配置为根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量；所述控制单元，还被配置为根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并基于所述虚拟中矢量设计开关序列；所述控制单元，还被配置为基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；所述控制单元，还被配置为根据所述三电平逆变器的各矢量占空比，对所述三电平逆变器进行控制。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量，包括：根据所述三相电压，确定参考矢量；根据所述参考电压矢量的幅值和相位，确定所述参考电压矢量所在扇区和小区域；根据所述参考电压矢量的幅值、以及所述直流母线电压，确定所述三电平逆变器的调制度。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，包括：根据所述参考矢量的幅值和相位，确定所述参考矢量所在扇区和小区域；基于所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述调制度，确定所述参考矢量的两个相邻小矢量；根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量，包括：根据虚拟中矢量公式，合成虚拟中矢量；其中，在第一扇区中(即以第一扇区为例)，虚拟中矢量公式为：
Figure BDA0003383704530000041
其中，V13’为虚拟中矢量，V7和V8为两个相邻小矢量，PPO为小矢量V8的开关状态，ONN为小矢量V7的开关状态。
在一些实施方式中，所述控制单元，基于所述虚拟中矢量设计开关序列，包括：根据所述参考矢量所在扇区和小区域，确定参与合成所述虚拟中矢量的相邻小矢量，并合成所述虚拟中矢量，进而确定所述开关序列。
在一些实施方式中，所述控制单元，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比，包括：基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定四矢量条件下的伏秒平衡方程；根据所述四矢量条件下的伏秒平衡方程，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；
其中，四矢量条件下的伏秒平衡方程如下：
ΔVoV1+ΔVoV2＝ΔVoV3
Figure BDA0003383704530000042
Figure BDA0003383704530000043
其中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个能够产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比，C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，ia、ib、ic为三相电流，V1～V4分别为参与合成参考矢量的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种三电平逆变器，包括：以上所述的三电平逆变器的调制装置。
与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的三电平逆变器的调制方法。
由此，本发明的方案，通过由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定各矢量占空比进行逆变器控制；从而，通过在三电平逆变器的空间矢量图中设置虚拟矢量，使虚拟矢量、小矢量和中矢量综合产生的中点电流为0，抑制住中点电压的波动，提升三电平逆变器的输出波形质量，保证用电设备的用电安全。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的三电平逆变器的调制方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明的方法中确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量的一实施例的流程示意图；
图3为本发明的方法中合成虚拟中矢量的一实施例的流程示意图；
图4为本发明的方法中确定所述三电平逆变器的各矢量占空比的一实施例的流程示意图；
图5为本发明的三电平逆变器的调制装置的一实施例的结构示意图；
图6为NPC型三电平逆变器的拓扑结构示意图；
图7为NPC型三电平逆变器的空间矢量示意图；
图8为NPC型三电平逆变器的虚拟矢量示意图以及参考矢量合成示意图；
图9为一种三电平逆变器调制方法的一实施例的流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
102-获取单元；104-控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在NPC型三电平逆变器中，中点电压波动量是一个重要指标，中点电压，为逆变器直流侧上下电容之间的电压差，通常情况下，希望中点电压为0，则上下电容电压相等，但由于逆变器开关时不同开关动作，导致三相电流对中点的充放电不均衡，导致上下电容间出现电压差，即为中点电压的波动。
中点电压波动会导致逆变器输出的波形质量变差，造成输出的电压和电流中THD(总谐波失真)升高，进而影响设备性能；中点电压波动严重时会出现上下电容之间较大的电压差，造成一侧电容出现过大电压，一方面危害设备安全，另一方面会导致逆变器输出的电压和电流会产生严重畸变。
相关方案中，三电平逆变器调制方法中，由于在高调制度条件下，可选择的基本电压矢量不能够使中点电压为0，进而不能抑制中点电压的波动。
根据本发明的实施例，提供了一种三电平逆变器的调制方法，如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该三电平逆变器的调制方法可以包括：步骤S110至步骤S150。
在步骤S110处，获取所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压。
在步骤S120处，根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量。
在一些实施方式中，步骤S120中根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图2所示本发明的方法中确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量的具体过程，包括：步骤S210至步骤S230。
步骤S210，根据所述三相电压，确定参考矢量，如参考矢量Vref。
步骤S220，根据所述参考电压矢量的幅值和相位，确定所述参考电压矢量所在扇区和小区域。
步骤S230，根据所述参考电压矢量的幅值、以及所述直流母线电压，确定所述三电平逆变器的调制度。
图7为NPC型三电平逆变器的空间矢量示意图。如图7所示，以水平轴α轴为横轴，β轴为纵轴，以α轴为基准，逆时针旋转，每π/3角度为一个扇区，整个空间矢量图分为6个扇区，分别记为Z1～Z6，每个扇区又分为六个小区域，如①②③④⑤⑥六个小区域。
如图9所示，一种三电平逆变器调制方法，包括：
步骤1、采样三相电压Va、Vb和Vc，合成静止坐标系下信号Vα、Vβ，进而合成参考矢量Vref，根据参考矢量Vref的幅值|Vref|与相位θn，确定参考矢量Vref所在扇区与对应小区域，根据调制度m的计算方式，判断其调制度范围。
其中，调制度m的表达式为：
Figure BDA0003383704530000071
公式(1)中，m为三电平逆变器的调制度，Vdc为直流母线电压的幅值，|Vref|表示参考矢量Vref的幅值。
其中，判断其调制度范围，是指：根据调制度判断参考矢量Vref所处的小区域以及调制深度，因为在实现时，调制度是一个不可缺少的判断条件，要用调制度m来确定参与合成参考矢量的基本电压矢量以及必要合成的虚拟中矢量，所以此处说的是判断调制度范围，具体判断方式就是下式所列出的调制度m的表达式。
在步骤S130处，根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并基于所述虚拟中矢量设计开关序列。
在一些实施方式中，步骤S130中根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图3所示本发明的方法中合成虚拟中矢量的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中合成虚拟中矢量的具体过程，包括：步骤S310至步骤S330。
步骤S310，根据所述参考矢量的幅值和相位，确定所述参考矢量所在扇区和小区域。
步骤S320，基于所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述调制度，确定所述参考矢量的两个相邻小矢量。
步骤S330，根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量。
图8为NPC型三电平逆变器的虚拟矢量示意图以及参考矢量合成示意图。如图8所示，当参考矢量Vref位于高调制度区间时，由相邻的三个基本电压矢量与虚拟矢量进行等效合成，考虑到抑制中点电压波动的问题，由于所有中矢量产生的中点电流均为正值(定义流出中点O的方向为正方向)，即在选择相邻小矢量合成虚拟矢量时，要选择产生的等效中点电流为负值的小矢量。以图8中所示情况为例，此时中矢量V13开关状态为PON，产生的中点电流为ib，则选择小矢量时，要选择开关状态为ONN的小矢量V7和开关状态为PPO的小矢量V8这两个小矢量，其产生的中点电流分别为ia和ic，根据三相对称条件下的电流关系：
ia+ib+ic＝0。
可知，开关状态为ONN的小矢量V7和开关状态为PPO的小矢量V8合成的虚拟小矢量V13’，虚拟小矢量V13’产生的中点电流为-ib，而大矢量PNN(即开关状态为PNN的大矢量V1)不产生中点电流，因此对于该条件下的开关序列，存在一个占空比组合，使得该开关序列下的中点电流为0。
针对NPC型三电平逆变器在高调制度条件下不能使中点电流为0的问题，本发明的方案，通过设计一种虚拟矢量，该虚拟矢量由相邻的小矢量构成，以中和中矢量或其他矢量产生的中点电流为目的，设计了一种最近四矢量调制方法，该方法可以使虚拟矢量、小矢量和中矢量综合产生的中点电流为0，进而抑制住中点电压的波动。
其中，最近四矢量，即是指由距离参考矢量Vref最近的四个基本矢量或虚拟矢量来进行等效合成，下述关于本发明的实施例，即是基于第一扇区内的最近四矢量的示例。
在一些实施方式中，步骤S230中根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量，包括：
根据虚拟中矢量公式，合成虚拟中矢量。
其中，以第一扇区为例，虚拟中矢量公式为：
Figure BDA0003383704530000091
其中，为虚拟中矢量V13’，V7和V8为两个相邻小矢量，PPO为小矢量V8的开关状态，ONN为小矢量V7的开关状态。几个开关状态连在一起，形成的被称为开关序列。
如图9所示，一种三电平逆变器调制方法，还包括：
步骤2、由相邻小矢量参与，结合其余基本电压矢量的情况，合成虚拟中矢量。
其中，结合其余基本电压矢量情况，即是：要考虑中矢量的中点电流的流向，根据该情况，来确定合成虚拟矢量的小矢量的选择。
在图8所示的例子中，原有中矢量为V13，新增合成的虚拟矢量为V13’。以图8中所示大扇区Z1为例，具体计算关系如下面的虚拟矢量合成方式与选择方式所示：
Figure BDA0003383704530000092
公式(2)中，虚拟中矢量V13’的表示关系可以理解为，由两个小矢量V7和V8的方向不变、幅值的一半，对虚拟中矢量V13’进行合成。由几何作图法可以证明，虚拟中矢量V13’的起点为空间矢量图原点，角度为π/6，幅值为中矢量的一半，终点落在小区域①②③④的公共交点。其余基本电压矢量，如零矢量V0、中矢量V13、大矢量V1、大矢量V2。
在一些实施方式中，步骤S130中基于所述虚拟中矢量设计开关序列，包括：根据所述参考矢量所在扇区和小区域，确定参与合成所述虚拟中矢量的相邻小矢量，并合成所述虚拟中矢量，进而确定所述开关序列。
如图9所示，一种三电平逆变器调制方法，还包括：
步骤3、根据步骤2中所述虚拟矢量合成方式，可设计整个空间矢量图中，高调制度条件下的逆变器开关序列，以大扇区Z1为例，当参考矢量位于小区域⑥时，其矢量序列可设计为：虚拟中矢量V13’→小矢量V7→大矢量V1→中矢量V13，显示为开关序列则为：PPO-ONN→ONN→PNN→PON，其中PPO-ONN表示由两个小矢量合成的虚拟矢量即虚拟中矢量V13’。同理，当参考矢量位于小区域⑤时，其矢量序列可设计为V13’→中矢量V13→大矢量V2→小矢量V8，显示为开关序列可设计为：PPO-ONN→PON→PPN→PPO，其中PPO-ONN表示由两个小矢量合成的虚拟矢量V13’。
在步骤S140处，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比。
在一些实施方式中，步骤S140中基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图4所示本发明的方法中确定所述三电平逆变器的各矢量占空比的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S140中确定所述三电平逆变器的各矢量占空比的具体过程，包括：步骤S410至步骤S420。
步骤S410，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定四矢量条件下的伏秒平衡方程。
步骤S420，根据所述四矢量条件下的伏秒平衡方程，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比。
其中，四矢量条件下的伏秒平衡方程如下：
ΔVoV1+ΔVoV2＝ΔVoV3
Figure BDA0003383704530000101
Figure BDA0003383704530000111
其中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个能够产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比，C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，ia、ib、ic为三相电流，V1～V4分别为参与合成参考矢量的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts。
如图9所示，一种三电平逆变器调制方法，还包括：
步骤4、由步骤3的矢量序列可知，上述矢量序列均为四矢量合成参考矢量，而相关方案中的伏秒平衡方程为三矢量条件，因此，此时需要对该方程需要改进为四矢量条件下的伏秒平衡方程。基于本发明提出的中点电压抵消的方法，由各基本电压矢量产生的中点电压互相抵消。
根据各矢量产生的中点电流互相中和的思路，有以下等式成立：
ΔVoV1+ΔVoV2＝ΔVoV3
Figure BDA0003383704530000112
公式(3)中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个可以产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比。C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于在NPC型三电平逆变器拓扑中上下电容值相同，因此可以统一用C表示其电容值。
伏秒平衡方程为：
Figure BDA0003383704530000113
公式(4)中，V1～V4分别为参与合成参考矢量Vref的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts，y1为占空比系数。结合各基本电压矢量幅值与相位关系，可分别得到上述基本电压矢量作用时间T1、T2和T4，各作用时间表达式中均包含占空比因数y1。Ts表示采样周期的时间，各个基本电压矢量的作用时间与Ts的比值，表示为占空比。各基本电压矢量作用时间之和，为采样周期时间Ts。
相关方案中，采用的是基于同步调制方式，而本发明的方案采用的是基于四矢量的虚拟调制方式。
结合占空比系数y1>0的特性，联立上述式子即可进行占空比系数的逼近，所得结果即为可使中矢量与小矢量产生中点电压增量ΔVo相互抵消的结果。
如图9所示，一种三电平逆变器调制方法，还包括：
步骤5、根据数值逼近计算得出的各项基本电压矢量的占空比，将各占空比转换为三电平逆变器的开关状态即可直接作用于三电平逆变器驱动系统。
在本发明的一种最近四矢量调制方法中，设计一种数值逼近的方法，首先根据伏秒平衡方程确定各基本电压矢量和虚拟矢量对应的占空比、及其相互之间对应关系，以及根据占空比大于零的特性，对各作用时间进行计算或数值上的逼近，计算得出的各占空比可使得逆变器中点电压增量为0，有效抑制中点电压波动。
其中，作用时间，是指：各参与合成参考矢量的基本电压矢量和虚拟矢量的作用时间。
在步骤S150处，根据所述三电平逆变器的各矢量占空比，对所述三电平逆变器进行控制。
图6为NPC型三电平逆变器的拓扑结构示意图。在图6所示的例子中，电压Vdc为直流母线电压，电容C1、电容C2分别为直流侧稳压电容。其中，两电容(即电容C1、电容C2)的中点，连接到每相两个续流二极管的中点，是NPC三电平逆变器的中点O。Sk1-Sk4(k＝A、B、C)分别为A、B、C相功率开关管，负载A、B、C分别为三相阻感负载，N为负载中性点。由图6所示的例子可以看出，根据每相四个功率开关管的不同开关组合，可以组合出P、O、N三种电平状态，分别对应直流母线电压的Vdc/2、0、-Vdc/2，三电平逆变器产生的三相电流iA、iB、iC以实现对负载的驱动。
图9为一种三电平逆变器调制方法的一实施例的流程示意图。在图9所示的例子中，N是指扇区编号，n是指前述提到的扇区内的小区域，T1、T2、T3、T4指的是零矢量或某个矢量的作用时间。
根据如图9所示的流程，由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定各矢量占空比进行逆变器控制。
本发明的方案，提供一种三电平逆变器调制方法，通过设计虚拟矢量，在空间矢量图中新增了一个类基本电压矢量(即设计得到的虚拟矢量)，其具有以下特性：该虚拟矢量为相邻小矢量共同构成，其方向与中矢量相同，幅值为中矢量的一半，计算占空比时可由相邻小矢量等效替代。进而，根据该虚拟矢量，构造一种在高调制度条件下的最近四矢量合成方法，各矢量的占空比由伏秒平衡方程和数值逼近方法计算得到，该方法可有效抑制中点电压的波动。
采用本实施例的技术方案，通过由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定各矢量占空比进行逆变器控制。从而，通过在三电平逆变器的空间矢量图中设置虚拟矢量，使虚拟矢量、小矢量和中矢量综合产生的中点电流为0，抑制住中点电压的波动，提升三电平逆变器的输出波形质量，保证用电设备的用电安全。
根据本发明的实施例，还提供了对应于三电平逆变器的调制方法的一种三电平逆变器的调制装置。参见图5所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该三电平逆变器的调制装置可以包括：获取单元102和控制单元104。
其中，获取单元102，被配置为获取所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
控制单元104，被配置为根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤S120。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述三相电压，确定参考矢量，如参考矢量Vref。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S210。
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述参考电压矢量的幅值和相位，确定所述参考电压矢量所在扇区和小区域。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S220。
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述参考电压矢量的幅值、以及所述直流母线电压，确定所述三电平逆变器的调制度。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S230。
图7为NPC型三电平逆变器的空间矢量示意图。如图7所示，以水平轴α轴为横轴，β轴为纵轴，以α轴为基准，逆时针旋转，每π/3角度为一个扇区，整个空间矢量图分为6个扇区，分别记为Z1～Z6，每个扇区又分为六个小区域，如①②③④⑤⑥六个小区域。
如图9所示，一种三电平逆变器调制方法，包括：
步骤1、采样三相电压Va、Vb和Vc，合成静止坐标系下信号Vα、Vβ，进而合成参考矢量Vref，根据参考矢量Vref的幅值|Vref|与相位θn，确定参考矢量Vref所在扇区与对应小区域，根据调制度m的计算方式，判断其调制度范围。
其中，调制度m的表达式为：
Figure BDA0003383704530000141
公式(1)中，m为三电平逆变器的调制度，Vdc为直流母线电压的幅值，|Vref|表示参考矢量Vref的幅值。
所述控制单元104，还被配置为根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并基于所述虚拟中矢量设计开关序列。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S130。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述参考矢量的幅值和相位，确定所述参考矢量所在扇区和小区域。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S310。
所述控制单元104，具体还被配置为基于所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述调制度，确定所述参考矢量的两个相邻小矢量。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S320。
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S330。
图8为NPC型三电平逆变器的虚拟矢量示意图以及参考矢量合成示意图。如图8所示，当参考矢量Vref位于高调制度区间时，由相邻的三个基本电压矢量与虚拟矢量进行等效合成，考虑到抑制中点电压波动的问题，由于所有中矢量产生的中点电流均为正值(定义流出中点O的方向为正方向)，即在选择相邻小矢量合成虚拟矢量时，要选择产生的等效中点电流为负值的小矢量。以图8中所示情况为例，此时中矢量V13开关状态为PON，产生的中点电流为ib，则选择小矢量时，要选择开关状态为ONN的小矢量V7和开关状态为PPO的小矢量V8这两个小矢量，其产生的中点电流分别为ia和ic，根据三相对称条件下的电流关系：
ia+ib+ic＝0。
可知，开关状态为ONN的小矢量V7和开关状态为PPO的小矢量V8合成的虚拟小矢量V13’，虚拟小矢量V13’产生的中点电流为-ib，而大矢量PNN(即开关状态为PNN的大矢量V1)不产生中点电流，因此对于该条件下的开关序列，存在一个占空比组合，使得该开关序列下的中点电流为0。
针对NPC型三电平逆变器在高调制度条件下不能使中点电流为0的问题，本发明的方案，通过设计一种虚拟矢量，该虚拟矢量由相邻的小矢量构成，以中和中矢量或其他基本电压矢量产生的中点电流为目的，设计了一种最近四矢量调制装置，该装置可以使虚拟矢量、小矢量和中矢量综合产生的中点电流为0，进而抑制住中点电压的波动。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量，包括：所述控制单元104，具体还被配置为根据虚拟中矢量公式，合成虚拟中矢量。
其中，以第一扇区为例，虚拟中矢量公式为：
Figure BDA0003383704530000151
其中，V13’为虚拟中矢量，V7和V8为两个相邻小矢量，PPO为小矢量V8的开关状态，ONN为小矢量V7的开关状态。
如图9所示，一种三电平逆变器调制装置，还包括：
步骤2、由相邻小矢量参与，结合其余基本电压矢量的情况，合成虚拟中矢量。
以图8中所示大扇区Z1为例，具体计算关系如下面的虚拟矢量合成方式与选择方式所示：
Figure BDA0003383704530000161
公式(2)中，虚拟中矢量V13’的表示关系可以理解为，由两个小矢量V7和V8的方向不变、幅值的一半，对虚拟中矢量V13’进行合成。由几何作图法可以证明，虚拟中矢量V13’的起点为空间矢量图原点，角度为π/6，幅值为中矢量的一半，终点落在小区域①②③④的公共交点。其余基本电压矢量，如零矢量V0、中矢量V13、大矢量V1、大矢量V2。
在一些实施方式中，所述控制单元104，基于所述虚拟中矢量设计开关序列，包括：所述控制单元104，具体还被配置为根据所述参考矢量所在扇区和小区域，确定参与合成所述虚拟中矢量的相邻小矢量，并合成所述虚拟中矢量，进而确定所述开关序列。
如图9所示，一种三电平逆变器调制装置，还包括：
步骤3、根据步骤2中所述虚拟矢量合成方式，可设计整个空间矢量图中，高调制度条件下的逆变器开关序列，以大扇区Z1为例，当参考矢量位于小区域⑥时，其矢量序列可设计为：虚拟中矢量V13’→小矢量V7→大矢量V1→中矢量V13，显示为开关序列则为：PPO-ONN→ONN→PNN→PON，其中PPO-ONN表示由两个小矢量合成的虚拟矢量即虚拟中矢量V13’。同理，当参考矢量位于小区域⑤时，其矢量序列可设计为V13’→中矢量V13→大矢量V2→小矢量V8，显示为开关序列可设计为：PPO-ONN→PON→PPN→PPO，其中PPO-ONN表示由两个小矢量合成的虚拟矢量V13’。
所述控制单元104，还被配置为基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近装置，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S140。
在一些实施方式中，所述控制单元104，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近装置，确定四矢量条件下的伏秒平衡方程。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S410。
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述四矢量条件下的伏秒平衡方程，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S420。
其中，四矢量条件下的伏秒平衡方程如下：
ΔVoV1+ΔVoV2＝ΔVoV3
Figure BDA0003383704530000171
Figure BDA0003383704530000172
其中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个能够产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比，C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，ia、ib、ic为三相电流，V1～V4分别为参与合成参考矢量的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts。
如图9所示，一种三电平逆变器调制装置，还包括：
步骤4、由步骤3的矢量序列可知，上述矢量序列均为四矢量合成参考矢量，而相关方案中的伏秒平衡方程为三矢量条件，因此，此时需要对该方程需要改进为四矢量条件下的伏秒平衡方程。基于本发明提出的中点电压抵消的装置，由各基本电压矢量产生的中点电压互相抵消。
根据各矢量产生的中点电流互相中和的思路，有以下等式成立：
Figure BDA0003383704530000181
公式(3)中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个可以产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比。C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，由于在NPC型三电平逆变器拓扑中上下电容值相同，因此可以统一用C表示其电容值。
伏秒平衡方程为：
Figure BDA0003383704530000182
公式(4)中，V1～V4分别为参与合成参考矢量Vref的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts，y1为占空比系数。结合各基本电压矢量幅值与相位关系，可分别得到上述基本电压矢量作用时间T1、T2和T4，各作用时间表达式中均包含占空比因数y1。Ts表示采样周期的时间，各个基本电压矢量的作用时间与Ts的比值，表示为占空比。各基本电压矢量作用时间之和，为采样周期时间Ts。
结合占空比系数y1>0的特性，联立上述式子即可进行占空比系数的逼近，所得结果即为可使中矢量与小矢量产生中点电压增量ΔVo相互抵消的结果。
如图9所示，一种三电平逆变器调制装置，还包括：
步骤5、根据数值逼近计算得出的各项基本电压矢量的占空比，将各占空比转换为三电平逆变器的开关状态即可直接作用于三电平逆变器驱动系统。
在本发明的一种最近四矢量调制装置中，设计一种数值逼近的装置，首先根据伏秒平衡方程确定各基本电压矢量和虚拟矢量对应的占空比、及其相互之间对应关系，以及根据占空比大于零的特性，对各作用时间进行计算或数值上的逼近，计算得出的各占空比可使得逆变器中点电压增量为0，有效抑制中点电压波动。
所述控制单元104，还被配置为根据所述三电平逆变器的各矢量占空比，对所述三电平逆变器进行控制。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S150。
图6为NPC型三电平逆变器的拓扑结构示意图。在图6所示的例子中，电压Vdc为直流母线电压，电容C1、电容C2分别为直流侧稳压电容。其中，两电容(即电容C1、电容C2)的中点，连接到每相两个续流二极管的中点，是NPC三电平逆变器的中点O。Sk1-Sk4(k＝A、B、C)分别为A、B、C相功率开关管，负载A、B、C分别为三相阻感负载，N为负载中性点。由图6所示的例子可以看出，根据每相四个功率开关管的不同开关组合，可以组合出P、O、N三种电平状态，分别对应直流母线电压的Vdc/2、0、-Vdc/2，三电平逆变器产生的三相电流iA、iB、iC以实现对负载的驱动。
图9为一种三电平逆变器调制方法的一实施例的流程示意图。根据如图9所示的流程，由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近装置，确定各矢量占空比进行逆变器控制。
本发明的方案，提供一种三电平逆变器调制装置，通过设计虚拟矢量，在空间矢量图中新增了一个类基本电压矢量(即设计得到的虚拟矢量)，其具有以下特性：该虚拟矢量为相邻小矢量共同构成，其方向与中矢量相同，幅值为中矢量的一半，计算占空比时可由相邻小矢量等效替代。进而，根据该虚拟矢量，构造一种在高调制度条件下的最近四矢量合成装置，各矢量的占空比由伏秒平衡方程和数值逼近装置计算得到，该装置可有效抑制中点电压的波动。
由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定各矢量占空比进行逆变器控制，提升三电平逆变器的输出波形质量。
根据本发明的实施例，还提供了对应于三电平逆变器的调制装置的一种三电平逆变器。该三电平逆变器可以包括：以上所述的三电平逆变器的调制装置。
由于本实施例的三电平逆变器所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定各矢量占空比进行逆变器控制，保证用电设备的用电安全的效果。
根据本发明的实施例，还提供了对应于三电平逆变器的调制方法的一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的三电平逆变器的调制方法。
由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过由直流母线电压Vdc和三相电压VABC确定调制度和参考矢量的位置和角度，当确定参考矢量位置后，选择合适的小矢量合成虚拟中矢量，并基于此虚拟中矢量设计开关序列，最后根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定各矢量占空比进行逆变器控制，使得三电平逆变器的上下电容电压均匀。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种三电平逆变器的调制方法，其特征在于，包括：
获取所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压；
根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量；
根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并基于所述虚拟中矢量设计开关序列；
基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；
根据所述三电平逆变器的各矢量占空比，对所述三电平逆变器进行控制。
2.根据权利要求1所述的三电平逆变器的调制方法，其特征在于，根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量，包括：
根据所述三相电压，确定参考矢量；
根据所述参考电压矢量的幅值和相位，确定所述参考电压矢量所在扇区和小区域；
根据所述参考电压矢量的幅值、以及所述直流母线电压，确定所述三电平逆变器的调制度。
3.根据权利要求1所述的三电平逆变器的调制方法，其特征在于，根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，包括：
根据所述参考矢量的幅值和相位，确定所述参考矢量所在扇区和小区域；
基于所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述调制度，确定所述参考矢量的两个相邻小矢量；
根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量。
4.根据权利要求3所述的三电平逆变器的调制方法，其特征在于，根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量，包括：
根据虚拟中矢量公式，合成虚拟中矢量；
其中，在第一扇区中，虚拟中矢量公式为：
Figure FDA0003383704520000011
其中，V13’为虚拟中矢量，V7和V8为两个相邻小矢量，PPO为小矢量V8的开关状态，ONN为小矢量V7的开关状态。
5.根据权利要求3所述的三电平逆变器的调制方法，其特征在于，基于所述虚拟中矢量设计开关序列，包括：
根据所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述参考矢量所在扇区和小区域，确定参与合成所述虚拟中矢量的相邻小矢量，并合成所述虚拟中矢量，进而确定所述开关序列。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三电平逆变器的调制方法，其特征在于，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比，包括：
基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定四矢量条件下的伏秒平衡方程；
根据所述四矢量条件下的伏秒平衡方程，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；
其中，四矢量条件下的伏秒平衡方程如下：
Figure FDA0003383704520000021
Figure FDA0003383704520000022
VrefTs＝V1T1+V2T2+V3y1Ts+V4T4
Ts＝T1+T2+y1Ts+T4；
其中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个能够产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比，C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，ia、ib、ic为三相电流，V1～V4分别为参与合成参考矢量的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts。
7.一种三电平逆变器的调制装置，其特征在于，包括：
获取单元，被配置为获取所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压；
控制单元，被配置为根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量；
所述控制单元，还被配置为根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，并基于所述虚拟中矢量设计开关序列；
所述控制单元，还被配置为基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近装置，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；
所述控制单元，还被配置为根据所述三电平逆变器的各矢量占空比，对所述三电平逆变器进行控制。
8.根据权利要求7所述的三电平逆变器的调制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述三电平逆变器的直流母线电压和三相电压，确定所述三电平逆变器的调制度和参考矢量，包括：
根据所述三相电压，确定参考矢量；
根据所述参考电压矢量的幅值和相位，确定所述参考电压矢量所在扇区和小区域；
根据所述参考电压矢量的幅值、以及所述直流母线电压，确定所述三电平逆变器的调制度。
9.根据权利要求7所述的三电平逆变器的调制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述调制度和所述参考矢量，选择小矢量，合成虚拟中矢量，包括：
根据所述参考矢量的幅值和相位，确定所述参考矢量所在扇区和小区域；
基于所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述调制度，确定所述参考矢量的两个相邻小矢量；
根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量。
10.根据权利要求9所述的三电平逆变器的调制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述参考矢量的两个相邻小矢量，合成虚拟中矢量，包括：
根据虚拟中矢量公式，合成虚拟中矢量；
其中，在第一扇区中，虚拟中矢量公式为：
Figure FDA0003383704520000031
其中，V13’为虚拟中矢量，V7和V8为两个相邻小矢量，PPO为小矢量V8的开关状态，ONN为小矢量V7的开关状态。
11.根据权利要求9所述的三电平逆变器的调制装置，其特征在于，所述控制单元，基于所述虚拟中矢量设计开关序列，包括：
根据所述参考矢量所在扇区和小区域，根据所述参考矢量所在扇区和小区域，确定参与合成所述虚拟中矢量的相邻小矢量，并合成所述虚拟中矢量，进而确定所述开关序列。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的三电平逆变器的调制装置，其特征在于，所述控制单元，基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近方法，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比，包括：
基于所述虚拟中矢量和所述开关序列，根据伏秒平衡方程和数值逼近装置，确定四矢量条件下的伏秒平衡方程；
根据所述四矢量条件下的伏秒平衡方程，确定所述三电平逆变器的各矢量占空比；
其中，四矢量条件下的伏秒平衡方程如下：
ΔVoV1+ΔVoV2＝ΔVoV3
Figure FDA0003383704520000041
VrefTs＝V1T1+V2T2+V3y1Ts+V4T4
Ts＝T1+T2+y1Ts+T4；
其中，ΔVoV1、ΔVoV2和ΔVoV1分别表示三个能够产生中点电流的矢量所产生的中点电压增量，y1是占空比系数，y1Ts则表示矢量占空比，C表示三电平逆变器拓扑中的上电容或下电容，由于NPC型三电平逆变器拓扑的上下电容相等，因此只需用一个符号表示即可，ia、ib、ic为三相电流，V1～V4分别为参与合成参考矢量的电压矢量，T1、T2和T4分别为V1、V2和V4的作用时间，V3的作用时间为y1Ts。
13.一种三电平逆变器，其特征在于，包括：如权利要求7至12中任一项所述的三电平逆变器的调制装置。
14.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至6中任一项所述的三电平逆变器的调制方法。
CN202111444850.7A 2021-11-30 2021-11-30 一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质 Pending CN114142754A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111444850.7A CN114142754A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111444850.7A CN114142754A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114142754A true CN114142754A (zh) 2022-03-04

Family

ID=80385927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111444850.7A Pending CN114142754A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114142754A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116961460A (zh) * 2023-07-21 2023-10-27 山东泰开直流技术有限公司 一种基于虚拟空间矢量的空间矢量脉宽调制方法及设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116961460A (zh) * 2023-07-21 2023-10-27 山东泰开直流技术有限公司 一种基于虚拟空间矢量的空间矢量脉宽调制方法及设备
CN116961460B (zh) * 2023-07-21 2024-03-15 山东泰开直流技术有限公司 一种基于虚拟空间矢量的空间矢量脉宽调制方法及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6842354B1 (en) Capacitor charge balancing technique for a three-level PWM power converter
KR100982119B1 (ko) 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법
CN107872167B (zh) 一种电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制方法
CN110460089B (zh) 一种基于多变量预测的lcl并网逆变器fcs-mpc控制方法
CN108566109A (zh) 一种五段式三电平逆变器svpwm调制算法
CN113078833B (zh) 维也纳整流器中点电位振荡控制方法、系统及装置
CN114142754A (zh) 一种三电平逆变器及其调制方法、装置和存储介质
JP2017118643A (ja) 自励式無効電力補償装置
CN113783456A (zh) 一种三电平snpc逆变器的低共模矢量调制方法及系统
CN108649828B (zh) 一种适用于三相四线制三电平变流器的优化调制方法
CN116722762B (zh) 一种基于模型预测控制的飞跨电容并网逆变器控制方法
CN111756264B (zh) 一种适用于中压三相mmc的最近半电平逼近pwm混合调制方法
CN112803814B (zh) 逆变器的调制方法、装置、逆变器、存储介质及处理器
CN111030495A (zh) 一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统
KR101343428B1 (ko) Ｄｐｗｍ을 이용한 3-레벨 인버터의 중성점 전압 제어장치 및 방법
JP3426939B2 (ja) 自励式電流形電力変換装置の制御装置
CN113783452B (zh) 逆变器的调制方法、装置、逆变器、存储介质及处理器
CN116191916A (zh) 一种飞跨电容型三相五电平逆变器及其控制方法、系统
CN110768598B (zh) 一种多源变换器的空间矢量调制方法
CN115133798A (zh) 离散空间矢量调制的三电平逆变器低共模预测控制方法
CN115085569A (zh) 零矢量起始svpwm中点电压平衡方法及相关组件
Shahnooshi et al. Improved Model Predictive Control Methods with Natural Capacitor Voltage Balancing for the Four Level-Single Flying Capacitor (4L-SFC) Inverter
CN114499265A (zh) 适用于高压电能质量治理装备的多目标控制方法及系统
Oliveira et al. Switching frequency reduction for efficiency optimization in two paralleled UPS systems
CN115528935A (zh) 一种简化三电平空间矢量调制方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination